DE2736302B2 - Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PolypyrrolidonfädenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden durch Verspinnen einer
Lösung von Polypyrrolidon in Ameisensäure und einem flüchtigen Verdünnungsmittel unter Extrudieren durch
eine Spinndüse.
Das Polymer wird durch alkalisch katalysierte Polymerisation von 2-Pyrrolidon (vgl. US-PS 37 21 652)
hergestellt und es ist bekannt, es durch Extrudieren von mit mehreren Bohrungen ausgestatteten Spinndüsen zu
Fäden zu verspinnen. Das Schmelzspinnen wird durch Extrudieren des Polymeren im geschmolzenen Zustand
erreicht, wobei jedoch das Polymer bei Schmelztemperaturen zum Abbau neigt und sich zum Monomeren
zurückbildet. Es sind noch einige andere Spinnverfahren zumindest hypothetisch zum Spinnen von Polypyrrolidon
anwendbar, sie hängen jedoch von der Extrudierung einer Polymerlösung ab. Beim Trockenspinnen
wird eine Polymerlösung in eine Erwärmungszone extrudiert, in der das Lösungsmittel verdunstet und aus
der die Fäden oder Fasern aufgenommen werden. Beim Naßspinnen wird eine Polymerlösung in ein Flüssigkeitsbad
extrudiert, in dem das Lösungsmittel wenigstens zum Teil vom Faden entfernt wird und aus dem die
Fäden aufgenommen werden.
Das Naßspinnen wird bei viel niedrigeren Temperaturen durchgeführt als das Trockenspinnen. In dem nur
wenig angewandten »Lücken«spinnen wird eine Lösung des Polymers, die ein verflüchtigendes Verdünnungsmittel
enthält, in eine erwärmte Zone extrudiert. Hierbei verflüchtigt sich das Verdünnungsmittel in der »Lücke«
zwischen der Spinndüse und einem Flüssigkeitsbad. Normalerweise werden beträchtliche Mengen Lösungsund
Verdünnungsmittel vom Faden im Flüssigkeitsbad
entfernt, und der Faden wird dann eingesammelt. Die
Trocken-, Naß- und Lückenspinnverfahren werden
nachstehend als »Lösungsspinnverfahren« bezeichnet Einschlägige Veröffentlichungen über das Verspinnen
von faserbildenden Polymeren sind dem ersten Band »Man-Made Fibers, Science and Technology«, von H. F.
Mark et al. Ed, Interscience PubL, New York, 1967, zu
entnehmen.
In den US-PSn 27 11398 und 30 60141 wird das
ίο Verspinnen von Polypyrrolidon aus Metakresol- oder
Ameisensäurelösungen bzw. wäßrigen Ameisensäurelösungen beschrieben. Die US-PS 27 34 043 lehrt ein
Verdünnen der faserbildenden Ameisensäurelösungen von Polypyrrolidon mit aliphatischen und chloroalipha-
1-3 tischen Säuren. Die US-PSn 29 80 641, 30 03 984,
30 33 810 und 30 42 647 geben Näßspinnlösungen von Polypyrrolidon an, die Phytinsäure, Trichlornitropropanol,
Eisentrichlorid bzw. chloriertes Phenol enthalten. Durch die US-PSn 30 76 774 und 33 24 061 sind
>(> Trockenspinnverfahren von Polypyrrolidon aus wäßrigen
Lösungen bekannt, die aus überhitztem Wasser bei etwa 120° bis 180° C zubereitet werden.
Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Ameisensäure. Nur Ameisensäure und Polypyrrolidon enthaltende Lösun-
2) gen haben sich jedoch als nicht leicht zu zufriedenstellenden
Fasern verspinnbar erweisen, da das Extrudat dazu neigt, an der Spinndüse haften zu bleiben und
schwache Fasern zu bilden.
Bei Verwendung von Wasser als Verdünnungsmittel
Bei Verwendung von Wasser als Verdünnungsmittel
jo zusammen mit Ameisensäure, wie es in der US-PS
30 60 141 beschrieben wird, wird dieser Nachteil zwar beseitigt, jedoch wird die Viskosität der Lösung stark
herabgesetzt. Außerdem verlieren Wasser-Ameisensäure-Lösungen von Polypyrrolidon ihre Viskosität bei der
r> Lagerung sogar innerhalb eines Tages.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, ein Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden
durch Verspinnen von Polypyrrolidon durch eine Spinndüse bereitzustellen, bei dem weder das Extrudat
4'i dazu neigt, an der Spinndüse haften zu bleiben und
schwache Fasern zu bilden, noch die Viskosität der Lösung durch ein Verdünnungsmittel herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe ließ sich dadurch lösen, daß man eine
Lösung von Pyrrolidon'in Ameisensäure und einem
■4ϊ flüchigen Verdünnungsmittel verwendet mit einem
Anteil an Polypyrrolidon von 5 bis 40 Gew.-%, an Ameisensäure von 30 bis 90 Gew.-% und als flüchtiges
Verdünnungsmittel Methylenchlorid mit einem Anteil von 5 bis 60 Gew.-%.
■iii Bei der Anwendung der Erfindung wird Polypyrrolidon
hohen Molekulargewichtes bequem zu Fäden gesponnen, ohne daß dabei ein Abbau seines Molekulargewichtes
eintritt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Lösungsspinnen von hochmolekula-
v> rem Polypyrrolidon hergestellten Fasern weisen innere
Viskositäten von 2 dl/g oder mehr auf. Die im Schmelzspinnverfahren versponnenen Fasern weisen
bekanntlich innere Viskositäten von etwa 1,0 dl/g auf, und zwar unabhängig vom Ausgangs-Molekulargewicht
M) des Polypyrrolidons. Es wird dabei auch angenommen,
daß wäßrige Säurelösungen das Polymer abbauen. Die lösungsgesponnenen Fasern nach der Erfindung besitzen
nicht nur eine innere Viskosität ähnlich der vom Polypyrrolidon-Ausgangsharz sondern weisen auch
hi gegenüber einer Fibrillierung eine überraschende
Widerstandsfähigkeit auf.
Die faserbildende Zusammensetzung eignet sich zum Verspinnen selbsttragender Fäden, z. B. Fäden von
ausreichender Reißfestigkeit zum Aufnehmen, Trocknen, Verspannen, Orientieren durch Verstrecken,
Kräuseln, zur Fixierung und zum Weben zu tragbaren Textilien. Die Zusammensetzung ist gekennzeichnet
durch eine Volumviskosität unter Verspinnungsbedingungen, die zur Bildung selbsttragender Fäden geeignet
ist, wobei insbesondere die Volumviskosität bei 200C ungefähr 100 bis 10 000 Poise und vorzugsweise etwa
1000 bis 5000 Poise beträgt und mit dem Brockfield-Viskosimeter
(bei 20 bis 22° C) gemessen wird.
Das Polypyrrolidon ist ein weißes, festes Harz mit einer inneren Viskosität über etwa 1,0 dl/g und
vorzugsweise über etwa 1,5 dl/g.
Das Methylenchlorid ist eine Flüssigkeit, die sich mit
der Polypyrrolidonlösung in Ameisensäure bei einem r> fünfprozentigen Gewichtsanteil oder mehr an Methylenchlorid,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vollständig vermischen läßt.
Vorteilha/terweise ist die faserbildende Lösung über
eine Zeitspanne angemessen stabil ohne Zersetzung des Polypyrrolidons oder einer Abnahme der Volumviskosität
sowie ohne Fällung. Normalerweise wird die Lösung durch Mischen von Ameisensäure und Methylenchlorid
gebildet, worauf Polypyrrolidon hinzugegeben wird, weil die viskosen Polypyrrolidonlösungen schwer mit 2>
Methylenchlorid zu mischen sind. Methylenchlorid besitzt unter anderem den Vorteil, daß es über einen
breiten Bereich an Methylenchloridgehalten mit Polypyrrolidonlösungen mischbar ist und auf die Volumviskosität
der Ameisensäure-Polypyrrolidonlösungen nur to eine überraschend geringe Wirkung hat, wenn es
anstelle von Ameisensäure vorliegt. So weist z. B. eine Ameisensäure-Polypyrrolidonlösung (20% Polypyrrolidon
mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von etwa 110 000) eine Volumenvisko- r>
sität von 850 Poise auf, wobei ein Ersatz der Ameisensäure gewichtsmäßig zur Hälfte durch Methylenchlorid
die Viskosität um weniger als 10% verändert. Andererseits würde ein Ersatz der Hälfte der Ameisensäure
durch Wasser die Viskosität auf weniger als ein 4(1
Viertel ihres Ameisensäurelösungswertes herabsetzen. Darüber hinaus verlieren die Wasser-Ameisensäure-Lösungen
von Polypyrrolidon ihre Viskosität bei der Lagerung, und zwar sogar innerhalb eines Tages.
Man nimmt an, daß dies durch Säurehydrolyse des 4r>
Polymers verursacht wird. Methylenchlorid-Ameisensäurelösungen des Polypyrrolidons haben sich dagegen
so stabil herausgestellt wie Ameisensäurelösungen des Polypyrrolidons. Das Gewichtsverhältnis von Ameisensäure
zu Methylenchlorid beträgt vorzugsweise 1:1. w
Ein weiterer Vorteil der Anwendung von Methylenchlorid in einer Polypyrrolidon-Ameisensäure-Lösung
besteht darin, daß die Volumviskosität der Lösung mit der Gewichtsprozentzunahme von Festkörpern in
der Lösung schnell zunimmt. Da das Verspinnen von « Polypyrrolidonlösungen dann beträchtlich erleichtert
wird, wenn die Viskosität der Lösung beim Austreten des Fadens von der Spinndüse schnell zunimmt, ist es
von Vorteil, ein flüchtiges Verdünnungsmittel zu verwenden, das von der Losung entweder durch e>o
Erhitzen des Elementarfadens oder durch Waschen in einem geeigneten Flüssigkeitsbad schnell entfernt wird.
Das Entfernen des flüchtigen Verdünnungsmittels führt schnell zu einer erhöhten Volumviskosität der Lösung,
wodurch sich ein selbsttragender Elementarfaden b5 gewinnen läßt, der leicht aufgenommen wird.
Die fadenbildende Zusammensetzung der Erfindung weist 5 bis 40 Gew.-% festes Polypyrrolidon (hiernach
als »Feststoffgehalt« oder Konzentration der Lösung bezeichnet), 30 bis 90 Gew.-% Ameisensäure und 5 bis
60 Gew.-% Methylenchlorid auf. Vorzugsweise liegt der Feststoffgehalt bei etwa 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere
zwischen 12 und 23 Gew.-%. Darüberhinaus besitzen diese Lösungen eine Volumviskosität von 100 bis 10 000
Poise, vorzugsweise etwa 1000 bis 5000 Poise. Im allgemeinen können diese Lösungen geringfügige,
jedoch wirksame Mengen von Antioxidationsmittel, Wärme- oder Ultraviolettstabilisatoren, Farben oder
Pigmenten, Weißtöner, feuerverzögerndes Mittel, Mattierungsmittel und weitere Polymere, wie Polyolefine
oder Polyamide, oder Copolymere enthalten. Ein geringer Anteil Wasser von weniger als 5 Gewichtsprozent
und vorzugsweise weniger als 1 Prozent kann in der Lösung vorliegen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Lösungsspinnmischungen weisen auch weitere geringere Beimengungen
auf, die die Lösung anisotrop machen oder ihr eine größere Orientierung zum unverstreckten oder verstreckten
Faden oder einen höheren Ausgangsmodul, Zähigkeit etc. verleihen. Der gesamte Anteil dieser
Beimengungen soil im allgemeinen etwa 10 Gewichtsprozent der fadrnbildenden Mischung, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Mischung, nicht übersteigen.
Das Verspinnen besteht grundsätzlich in dem Extrudieren der fadenbildenden Lösung durch eine
Spinndüse sowie dem Aufnehmen eines oder mehrerer Fäden. Vorzugsweise sind Maßnahmen während des
Aufnehmens der Fäden zu treffen, um diese von Lösungsmittel und Methylenchlorid im wesentlichen
frei zu waschen bzw. zu trocknen. Die Fäden werden vorzugsweise gespannt und wenigstens zum Teil durch
Trocknen und/oder nach der Aufnahme orientiert.
Die Lösungstemperatur während des Verspinnens ist nicht kritisch, ausgenommen dahingehend, daß die
Volumviskosität der Lösung temperaturabhängig ist und die fadenbildenden Bedingungen aufrechterhalten
werden. Auch liegt ein bedeutender Vorteil des Lösungsspinnens in seiner Verwendbarkeit für Niedrigtemperaturspinnen
sowie für Temperaturen, die weit unter denen liegen, wie sie für das Schmelzspinnen
erforderlich sind.
Demzufolge sollte das Verspinnen bei Lösungstemperaturen von 20 bis 150° C und vorzugsweise von 20 bis
400C vorgenommen werden, wobei jedoch ein vorteilhaftes
Verspinnen zu bestimmten Zwecken auch außerhalb dieser Grenzen möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der extrudierte Elementarfaden nach dem
Verlassen der Spinndüsenmündung in ein flüssiges Bad gegeben werden. Das Bad dient dazu, wesentliche
Anteile des Lösungsmittels und des flüchtigen Verdünnungsmittels vom Elementarfaden zu entfernen, ohne
dabei seine Reißfestigkeitseigenschaften zu schwächen. Wasser oder sogar Alkohole sind für diesen Zweck
geeignete Flüssigkeiten. Niedere Alkylester von Alkancarbonsäuren und niedere Alkylketone werden bevorzugt.
Die niederen Alkylester von Alkancarbonsäuren, wie Methyl- und Athylformiat, Methyl- und Hexylacetat,
Butylpropionat und deren Mischungen werden insbesondere bevorzugt Die Badtemperatur liegt normalerweise
etwa bei Zimmertemperatur und weit unter dem Siedepunkt des Bades, vorzugsweise bei etwa 20 bis
150° C, besser noch bei etwa 25 bis 90° C. Die Lange des Badetrogs und die Eintauchzeit werden im Hinblick auf
Zweckmäßigkeit, wirksamer Entfernung des Methylenchlorids und des Lösungsmittels sowie auf die
Gesamtverbesserung der Fadeneigenschaften gewählt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchläuft der extrudierte Elementarfaden eine verhältnismäßig
warme Trocknungszone, be\ or er ins flüssige Bad gelangt Die Trocknungszone dient dazu, das
Verdünnungsmittel zu verflüchtigen, wodurch der Feststoffgehalt und die Viskosität des Fadens erhöht
wird, bevor dieser ins Bad gelangt In der Trocknungszone wird durch ein beliebiges Mittel, z. B. durch eine
Strahlungsquelle oder durch WarmUifiströme, Wärme
an den Faden abgegeben, während dieser eine Heizsäule durchläuft Die Temperatur in der Bahn des
Fadens kann größenordnungsmäßig fast den Siedepunkt des flüchtigen Verdünnungsmittels erreichen,
obgleich wegen der Verflüchtigung des Verdünnungsmittels die Temperatur des Fadens normalerweise nicht
so hoch sein wird Nach dem Verlassen der Trocknungszone kann der Faden mit dem Bad in Berührung
kommen, wie bereits beschrieben, ur.d zur weiteren Verarbeitung aufgenommen werden.
In Ausführungsformen des Trocken-, Naßspinn- oder »Lücken«spinnverfahrens stehen die Länge des Flüssigkeitsbadtroges,
der Siedepunkt der Badflüssigkeit, die Eintauchzeit das Hinabziehen im Bad, die Länge der
Trocknungszone und ihre Temperatur, das Verhältnis von Spinndüsenlänge zum Mündungsdurchmesser usw.
innerhalb des gesteckten Ziels zur Erreichung einer gesamten Verbesserung der Faden- und Garneigenschaften
für den jeweiligen Zweck und der zu verwendenden Spinnlösung zur Wahl.
Im folgenden Versuch A wird der schnelle Anstieg der Viskosität einer Spinnmischung dargelegt, was auf
den Verlust des Verdünnungsmittels aus der Mischung zurückgeht Versuch B zeigt die Beständigkeit einer
erfindungsgemäß zu verwendenden Spinnmischung.
A) Eine Lösung mit 12 Gew.-% Polypyrrolidon [durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel)
305 000], 44% Ameisensäure und 44% Methylenchlorid besitzt eine Volumviskosität von etwa 1000 Poise.
Entfernt man das gesamte Methylenchlorid, so ergibt sich eine Lösung, die 21% Polypyrrolidon und 79%
Ameisensäure enthält. Die Viskosität der Lösung wurde durch Extrapolation auf über 100 000 Poise geschätzt.
B) Es wurden Anteile von Polypyrrolidon (110 000 Molekulargewicht) mit einer Eigenviskosität von
2,52 dl/g (gemessen aus einer Lösung von 0,5 g Polymer/dl bei 300C in 88%iger Ameisensäure) nur in
Ameisensäure und in einer Mischung im Gewichtsverhältnis von 1 :1 aus Ameisensäure und Methylenchlorid
gelöst. Nach einer Alterung von mehreren Tagen wurden Filme aus diesen gealterten Lösungen gegossen.
Die Filme wurden über Nacht getrocknet, worauf dann ihre Eigenviskositäten gemessen wurden. Der Film aus
der Ameisensäurelösung (2,42dl/g) und der 1 : !-Mischung
aus Ameisensäure und Methylenchlorid (2,41 dl/g) zeigte fast keinen Unterschied hinsichtlich
der Eigenviskosität gegenüber der des ursprünglichen Polymeren (2,52 dl/g). Beständigkeitstests über einen
breiteren Bereich zeigen, daß anders als die wäßrigen Säurelösungen von Polypyrrolidon die Lösungen von
Polypyrrolidon in Methylenchlorid/Ameisensäure sogar nach 14 Tagen immer noch zum Verspinnen von
annehmbaren Fasern verwendbar sind. In einem Test fiel während dieser Zeitspanne die Eigenviskosität des
Polymeren geringfügig von 3,73 auf 3,59 dl/g.
Die folgenden Beispiele betreffen das erfindungsgemäße Verfahren. Die zunächst folgenden Beispiele 1
und 2 betreffen Trockenspinnverfahren.
Polypyrrolidon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von 110 000 wurde mit
einem Gemisch im Gewichtsverhältnis von 50 :50 von Lösungsmittel zu Verdünnungsmittel aus Ameisensäure
und Methylenchlorid vermengt Die fadenbildende Lösung wies einen Feststoffgehalt von 23% und eine
Volumviskosität von etwa 2000 Poise auf. Mit einem Teil
ίο der Lösung wurde ein 13OmI Beschickungsbehälter
beschickt und mittels eines Stickstoffdrucks von 7 kg/cm2 durch einen Siebeinsatz (mit Sieben der
Maschenzahl 40 und 250) und durch eine Spinndüse (Mündung von 0,254 mm Durchmesser) gedrückt Von
der Spinndüse wurde der Einzelfaden vor einem Heizstrahler von 1100 Watt über eine Strecke von etwa
61 cm vorbeigeführt. Die Temperatur entlang der Fadentrocknungszone lag bei etwa 120° C. Es traten bei
der Aufnahme des Einzelfadens von etwa 350 Denier keine Schwierigkeiten auf.
In einigen anderen Trockenspinnexperimenten wurde eine Leesona Spulmaschine Modell 955 etwa 91 cm von
der Faserführung entfernt aufgestellt, wobei eine Wärmesäule (5 cm χ 61 cm) unter einer Spinndüsenöffnung
von 0,51 cm angebracht wurde.
Die Tabelle 1 führt mehrere Spinnlösungen auf, diu unter den folgenden Bedingungen trocken versponnen
«ι wurden. Als Betriebsbedingungen herrschte eine Säulentemperatur
von 130° C, ein Stickstoffbeschickungsdruck
von 0,7 bis 1,4 kg/cm2 sowie Aufnahmegeschwindigkeiten von 2,1 bis 3 m/min. Der unverstreckte
Einzelfaden wurde vor der Prüfung auf Reißfestigkeit 48
r." Stunden lang getrocknet, wobei der Reißfestigkeitstest
eine Zähigkeit von 0,84 Gramm/Denier und einen Zugspannungsfaktor von 20,5 für einen aus der Lösung
von Beispiel 4c versponnenen Faden von 94 Denier ergab.
Tabelle | I | Polypyrrolidon Molekular gewicht |
rcsistolTc1) (Gew.-"/,,) |
Volum- viskosiliil (Poise) |
152 000 225 000 305 000 |
19,0 17,5 13,5 |
1 600 2 900 2 000 |
||
Beispiel Beispiel Beispiel |
2 a 2 b 2c |
|||
') Polypyrrolidon in einem Gemisch aus je 50 Gcw.-'/O
Ameisensäure und Methylcnchlorid.
Ameisensäure und Methylcnchlorid.
Die Beispiele 3 und 4 zeigen die Verwendung von Wasser bzw. eines niederen Alkylesters einer Alkansäure
als Badflüssigkeit beim Naßspinnen. Die Tabellen Il und IV führen die ausgezeichneten Reißfestigkeitswerte
auf, die bei den verstreckten Polypyrrolidonfasem erhalten wurden, welche nach dem Lösungsspinnverfahren
gemäß der Erfindung hergestellt wurden.
Beim Extrudieren der faserbildenden Lösung von Beispiel 1 unmittelbar in Wasser von etwa 65°C ging
Methylenchlorid heftig ab und das Fadengefüge wurde unterbrochen. Die Polymermasse war schwach und
opak. Beim Extrudieren der gleichen Lösung in Wasser von 35°C verflüchtigte sich das Methylenchlorid nicht
so schnell und der Faden behielt seine Form; er war jedoch wie vorher ebenfalls verhältnismäßig schwach
Beispiel 4;i und 4b
(a) In einer anderen, sonst dem Trockenspinnverfahren von Beispiel 2 ähnlichen Untersuchungsreihe,
wurden faserbildende Lösungen aus einer Spinndüse in ein Äthylacetatbad extrudiert. Es bildeten sich schnell
starke Fäden. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich in Bädern mit Zimmertemperatur sowie bei einer Temperatur
von 3O0C.
(b) Eine fadenbildende Lösung mit 15,5Gew.-% Polypyrrolidon (Molekulargewicht von 295 000), 38
Gew.-% Ameisensäure und 46,5% Methylenchlorid wurde aus einer Spinnbrause mit 10 Bohrlöchern
(0,508 mm Durchmesser) extrudiert. Der Faden wurde in ein Äthylacetatbad von 137 cm getaucht. Die
Extrusion wurde durch eine mit 7 UpM arbeitende Pumpe dosiert. Der multifile Faden wurde über eine
Glasrolle mit 3 Metern pro Minute gezogen. Hiernach wurden 6 Wicklungen um zwei auf 5O0C angewärmte
Metallrollen gelegt, die mit einer Geschwindigkeit von 4,1 m/min umliefen. Die Garnkörper wurden über Nacht
in Vakuum bei Zimmertemperatur getrocknet und dann durch Strecken 3 χ bei 175° C orientiert. Die Tabelle II
zeigt die Reißfestigkeit dieses Multifadens.
Zugdehnungseigcnschaften von naßversponnenem Multifaden aus Polypyrrolidon
Denier
Festigkeil
Ig/d)
Ig/d)
Reilklchnung
Zuglastl'aktor
Ausgangs-Modul
(g/d)
1003 unverstreckt
335 verstreckt
325 verstreckt
335 verstreckt
325 verstreckt
0,66
3,2
3,2
10
4
27
27
27
27
Die folgenden Beispiele erläutern das »Lücken«- Spinnverfahren von Nylon —4.
Beispiel 5a und b
Ein 500 ml Speicher wurde mit der unter Beispiel 4b beschriebenen fadenbildenden Lösung beschickt. Die
Lösung wurde durch Stickstoffbeaufschlagung von 9,8 kg/cm2(Beispiel 5a)oder 14 kg/cm2(Beispiel 5b) vom
Speicher zu einer Zenith-Zahnradpumpe geführt, um dann durch einen Siebeinsatz aus rostfreiem Stahl mit
40- und 250-Maschensieben hindurchgepumpt zu werden. Es wurde durch die Spinndüse mit einer
Bohrung von 0,508 mm (5a) bzw. 0.152 mm (5b) ein Einzelfaden extrudiert und dann in der Nähe von zwei
(5a) oder drei (5b) Infrarotlampen von 250 Watt senkrecht vorbeigeführt. Die Lampen wurden etwa
6,4 cm von der Faserbahn angeordnet. Die Temperatur in der Faserbahn lag bei 120° C (5a) oder 200° C (5b).
61 cm unter der Spinndüse gelangte der Einzelfaden in einen Trog von 114 cm, der Äthylacetat enthielt. Der
Faden durchlief das Bad, wurde um die Glasrolle sowie über zwei erste nichterwärmte Metallrollen geführt und
schließlich einige Male um zwei auf 1000C erwärmte Metallrollen gewickelt. Faserproben wurden auf einer
Leesona-Spulmaschine aufgespult. Die Garnkörper wurden im Vakuum 12 Stunden lang getrocknet, um
verbleibende Ameisensäure und einen Rest von Äthylacetat zu entfernen. Die veränderlichen Größen
sind in der Tabelle III aufgeführt. Die Tabelle IV gibt die Zugdehnungseigenschaften der Faser wieder. Jede
Angabe in der Tabelle IV stellt den Durchschnittswert von 10 Untersuchungen dar. Die verstreckten Fasern
zeigt eine ausgezeichnete Reißfestigkeit und einen ausgezeichneten Ausgangsmodul und Zuglastfaktor
(Quadratwurzel von Bruchdehnung mal Zugfestigkeit.
»Lücken« - Spinnverfahren
Beispiel | 5a2 | 5b1 | 5b2 | |
5a1 | 295 | 295 | 295 | |
Molekulargewicht x 10 ' | 295 | 0,508 | 0,152 | 0,152 |
Spinndüsenbohrung (mm) | 0,508 | 9.8 | 14 | 14 |
Stickstolfdruck (kg/cm2) | 9,8 | 120 | 200 | 200 |
Säulentemperatur (C) | 120 | 7 | 1,5 | 1,5 |
Pumpgeschwindigkeit (UpM) | 5 | 9,5 | 13,7 | 154 |
Glasrolle (Meter/Min) | 3,2 | 9,5 | 14,9 | 17,4 |
Erstes Rollenpaar (Meter/Min) | 3,7 | 18,9 | 15,2 | 19,8 |
Zweites Rollenpaar (Meter/Min) | 6,4 | nierenformig nierenformig rund | rand | |
Fadenquerschnitt |
ίο
Tabelle IV Zugdehnungseigenschaften der Fasern
Beispiel | verstreckl bei 175 C |
Denier | Festigkeit (g/cl) |
Bruch dehnung (%) |
Zuglast raktor |
Ausgangs- modul (g/d) |
5a1 5a' |
unverstreckt 3 x |
80 27 |
0.87 3,40 |
220 27 |
13,0 16,5 |
15,5 27,0 |
5a2 5 a2 |
unverstreckt 2 x |
76 45 |
0,88 1,84 |
243 82 |
13,7 16.7 |
9,8 17,2 |
5b' 5b' |
unverstreckt 3 x |
52 16 |
1,05 4,21 |
297 20 |
17,9 19,0 |
9,0 29,2 |
5 b2 5 b2 |
unverstreckt 3 x |
44 14 |
1,21 4,91 |
264 16 |
19,7 19,6 |
10,0 44,5 |
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden durch Verspinnen einer Lösung von Polypyrrolidon
in Ameisensäire und einem flüchtigen Verdünnungsmittel unter Extrudieren durch eine
Spinndüse, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet mit einem Anteil an
Polypyrrolidon von 5 bis 40 Gew.-%, an Ameisensäure von 30 bis 90 Gew.-% und als flüchtiges
Verdünnungsmittel Methylenchlorid mit einem Anteil von 5 bis 60 Gew.-%.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die eine
Volum viskosität von etwa 1000 bis 5000 Poise aufweist
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der
Spinndüse entnommen werden, wobei sie gegebenenfalls in eine verhältnismäßig warme Trocknungszone abgezogen werden, und dann in ein Flüssigkeitsbad
geführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Flüssigkeitsbad verwendet,
das den niederen Alkylester einer Alkancarbonsäure, insbesondere Äthylacetat oder Methylacetat,
enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/714,461 US4094945A (en) | 1976-08-16 | 1976-08-16 | Spinning of polypyrrolidone |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2736302A1 DE2736302A1 (de) | 1978-02-23 |
DE2736302B2 true DE2736302B2 (de) | 1981-08-06 |
DE2736302C3 DE2736302C3 (de) | 1982-05-19 |
Family
ID=24870136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2736302A Expired DE2736302C3 (de) | 1976-08-16 | 1977-08-12 | Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4094945A (de) |
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